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霍金:故事還沒講完

內容來源:筆記俠整合稿件,部分內容來自《環球科學》雜誌,公眾號:品途商業評論;混沌大學等。

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第2062篇深度好文:6777 字 | 7 分鐘閱讀

精選筆記·文化生活

本文新鮮度:永恆口感:涼涼

筆記君邀您,先思考:

如果讓你告訴外星人,我們人類取得的最高成,你會說什麽?

→ 文末有霍金先生的答案

3月14日,在愛因斯坦誕辰之日,我們得知了一個消息:物理學家史蒂芬·霍金因病去世,享年76歲。一代科學巨星隕落,回歸宇宙。

霍金在《時間簡史》中寫道,“如果此刻太陽熄滅,地球上的我們只能在8分鐘之後才知道”。而今天熄滅的太陽,就是他自己。

筆記俠整理霍金生平、簡述大爆炸理論,以及他近年來對AI的見解,文末奉上《時間簡史》與《果殼中的宇宙》的部分經典話語,以下緬懷偉人——

生平

史蒂芬·威廉·霍金

1942年1月,納粹德軍幾乎夜夜不停地轟炸英國倫敦。這迫使霍金一家搬離海格特的家園遷到牛津避難。就是在戰火中,霍金誕生了。

1942年1月8日伽利略逝世300周年紀念日,這天正是霍金出生的日期。而巧合的是霍金走的日子正是愛因斯坦誕生日。

霍金出生於一個典型的英國中產家庭,父母均為牛津大學畢業生,父親法蘭克是畢業於牛津大學的熱帶病專家,母親伊莎貝爾1930年代於牛津研究哲學、政治和經濟,霍金出生後母親也放棄了事業轉做了家庭主婦。

小時候的霍金從未表現過什麽驚人的天賦,但他有個比較像小天才的癖好他喜歡玩具火車、輪船和飛機,尤其喜歡把它們拆開探究它們是怎樣運行的。

多年以後霍金在發表演說時說他自己認為:“自己的很多發現其實都來自我對探究事物和控制它們的渴望。

他感慨“從我開始攻讀博士之後,這種渴求才在宇宙學研究之中得到滿足。”然而他無法否認的一點是,幼時的他只是經常把東西拆開以窮根究底,對再把它們組裝回去卻束手無策。

申請大學時,做醫生的父親希望霍金去學醫,但他不喜歡生物學,因為那個學科不夠抽象,“過於敘述性並且不夠基礎。”17歲那年雖然“考得很糟”,他還是拿到了獎學金,進了牛津大學的大學學院。

大學學院不設數學專業,於是霍金申請了物理學,然而仍然沒有什麽火花在霍金與物理的碰撞中產生。在牛津的歲月裡,他仍然沒有顯現任何“成才”的跡象。

霍金想研究的是宇宙學,在理論物理中有兩個領域是最抽象也最基本的,一個是看不見摸不著的基本粒子,另一個就是龐大的宇宙,霍金覺得粒子物理不如宇宙學抽象前者更像生物學,“科學家們能做的隻不過是和植物學一樣把各種粒子分門別類。”所以霍金去了劍橋。

在劍橋霍金經歷了生死掙扎。

一次滑冰,母親發現自己兒子在摔倒後要爬起來非常艱難,於是霍金被送進了父親的醫院住了3周,做了各種檢查並且目睹了對面床上一個男孩死於肺炎。醫生告訴霍金,有一天他會死於呼吸肌喪失功能,而他的壽命也許只有兩年。

拿著醫生開的維生素片霍金回到學校,他覺得自己很倒霉,“也許已經活不到博士畢業了。”他做噩夢,聽瓦格納,“因為他和我的末日黑暗興味相投”。渾渾噩噩中,霍金邂逅了一個叫簡·瓦格納的圓臉姑娘,並和她訂了婚。

婚後,他得拿到博士學位,在醫生宣判的死期臨近時,霍金遇見了彭羅斯。

彭羅斯比霍金大11歲,他有相當好的數學功底,當其他人正在費盡心思猜測求解方程時,他引進了一種新方法,不需要具體的求解方程,就能看出解的一些性質。

從1965直到1970年,霍金和彭羅斯組成一個黑洞和嬰兒宇宙的研究小組,兩人一道將奇點的存在性證明推廣到更加一般的情況,包括早期宇宙。看上去他們成功了。

在那個年代,編寫“現代宇宙學編年史”時,克拉夫(HelgeKragh)寫道:“1960年代中期真是現代宇宙學的一個分水嶺,我們觀測到了大爆炸的遺跡——微波背景輻射(已獲1978年度諾貝爾物理學獎);也給出了大爆炸這一現象的理論支持。”

而他的病,看上去也忘了他,惡化的速度一天天慢了下來。

到1979年,霍金生育了3個子女,還獲得了盧卡斯教席——這是數學界最重要的一項教授名銜。

1985年,霍金第一次來到中國,到中國科技大學和北京師范大學訪問。在科大水上講演廳做天體物理的學術報告。

三年後,霍金的科普著作《時間簡史:從大爆炸到黑洞》發行,從研究黑洞出發,探索了宇宙的起源和歸宿,該書被譯成40余種文字,出版逾1000餘萬冊,但因書中內容極其艱深,在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”(UnreadBestseller),有學者曾指這種書之所以仍可以如此暢銷,是因為書本嘗試解答過去只有神學才能觸及的題材:時間有沒有開端,太空有沒有邊界。

1991年,霍金和簡離婚,4個月後霍金娶了自己的護士伊萊恩·梅森,伊萊恩的前夫正是替霍金在輪椅上裝電腦和語言合成器的工程師。

2005年接受采訪時,霍金說,“我知道我的人生很難被描述為普通,但我確實覺得,在我心裡,我就是個普通人。

2001年10月,又一部作品《果殼中的宇宙》(The Universein a Nutshell)出版發行。該書是《時間簡史》的姐妹篇,以相對簡化的手法及大量圖解,訴說宇宙起源。

2006年,64歲的史蒂芬·霍金正式與第二任妻子伊萊恩辦理離婚手續。他們已經共同生活了11年。

2006年霍金第二次來中國他帶來的仍然是自己關於宇宙學最新的研究在香港科技大學體育館主持一個題為“宇宙的起源”的演講在人民大會堂向北京的公眾講述《宇宙的起源》。

2007年 霍金與露西吉高佛爾德合著的兒童科幻小說《喬治通往宇宙的秘密鑰匙》於9月6日率先在法國出版發行。這本書是霍金寫的第一本兒童讀物霍金在書中向兒童解釋了自己關於時間和宇宙方面的學說。

2012年8月29日霍金參與2012年夏季殘奧會開幕式演出。

近幾年,霍金頻頻發出對於世界的警示,他說:“或許外星生命會正盯著我們看呢。”

“不管最終地外智慧生命到底存在還是不存在,現在該是有人正式投入進來。這個問題,我們必須要弄個明白。”

霍金還多次表示,“徹底開發人工智能可能導致人類滅亡”。

他多次提醒人類,要盡量避免人類通過AI建造更高級的武器,進而摧毀人類。

他提出,未來“人工智能可能毀掉人類”,人類需要建立有效機制,用邏輯和理性去控制未來可能出現的威脅,防止其威脅進一步上升

霍金的魅力不僅在於他是一個充滿傳奇色彩的物理天才,也因為他是一個令人折服的生活強者。他不斷求索的科學精神和勇敢頑強的人格力量深深地吸引了每一個人。

人們總以為他是站在上帝一邊的,《時間簡史》的結尾,霍金說:若能知道宇宙如何開始,將是人類理智的終極勝利——因為那時我們知道了上帝的精神。

然而他在《大設計》中說:“宇宙創造過程中,上帝沒有位置。“他曾說,”生活是不公平的,不管你的境遇如何,你只能全力以赴。”

、大爆炸宇宙論簡述

“大爆炸宇宙論”(The Big Bang Theory)的建立基於了兩個基本假設:物理定律的普適性和宇宙學原理。認為:宇宙是由一個致密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。

1927年,比利時天文學家和宇宙學家勒梅特(GeorgesLemaître)首次提出了宇宙大爆炸假說。

1929年,美國天文學家哈勃總結出了一個具有裡程碑意義的發現,即:不管你往哪個方向看,遠處的星系正急速地遠離我們而去。

換言之,宇宙正在不斷膨脹。並根據假說提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律,並推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。

大爆炸宇宙論在長達近100年的歷史中經歷了初始、驗證和成熟的階段,霍金是其支持者。(更多資訊建議讀這位偉人留下的書籍來系統學習)

近幾年,霍金對人工智能十分關注。

、霍金看人工智能(AI)

霍金近幾年對人工智能十分關注,多次發表對人工智能發展的看法。他認為,人類需警惕人工智能的發展威脅,因為人工智能一旦脫離束縛,以不斷加速的狀態重新設計自身,人類將無法與之競爭,從而被取代

霍金多次敬告世人,關注人工智能的深遠影響:“強大的人工智能的崛起,要麽是人類歷史上最好的事,要麽是最糟的。對於好壞我們仍無法確定,現在人類只能竭盡所能,確保其未來發展對人類和環境有利,人類別無選擇。”

不僅如此,他也積極參與到各項活動中。

2017年1月初,在名為BenificialAI 2017的會議上,近2000名產學研領袖和中堅力量共同聯名發布“AI 23 條原則”,從研究問題、倫理價值觀和長期問題三個角度巨集觀地為AI發展提出規定。

聯名者包括:Demis Hassabis,Ilya Sutskeve,Yann LeCun, Yoshua Bengio 以及馬斯克等等。霍金也在其中。

大會認為:人工智能已經為世界各地人的日常生活提供了有益的工具。人工智能技術應該在以下原則的指導下繼續發展,將為未來幾十年到幾個世紀的人給予巨大的幫助和力量。

同時面對AI 可能會被誤用和威脅人類的擔憂,這 23 條原則被期待能確保AI走在“正軌”,以獲得更加健康的發展。

為確保人人都能從人工智能中受益,同時保證AI研究和發展的正確方向。這23條原則,分別為:

1.研究問題

1)研究目標:人工智能研究的目標應該是創造有益的智能,而不是讓它像經歷生物演化一樣沒有確定的發展方向。

2)研究資金:投資人工智能應該附帶確保該研究是用於發展有益的人工智能,包括電腦科學、經濟學、法律、倫理和社會研究中的棘手問題,例如:

我們如何使未來的AI系統具有高度魯棒性,這樣才能夠讓它們在沒有故障或被黑客入侵的情況下做我們想要它們做的事情?

我們如何通過自動化實現繁榮,同時不打破資源和目的的平衡?

我們如何更新法律制度實現更大的公平和更高的效率,跟上AI的發展步伐,管控與AI相關的風險?

AI應該具有怎樣的價值觀,應該具有何等法律和倫理地位?

3)科學政策互聯:AI研究人員和政策制定者之間應該進行有建設意義、健康的交流。

4)研究文化:應該在AI研究者和開發者中培養合作、信任和透明的文化。

5)避免競賽(Race Avoidance):開發AI系統的團隊應積極合作,避免在安全標準方面進行削減。

2.倫理和價值觀

6)安全:AI系統應該在整個使用周期內安全可靠,並在可行性和可用性方面有可驗證的衡量標準。

7)故障透明度(Failure Transparency):如果AI系統造成傷害,應該可以確定原因。

8)司法透明度:任何涉及司法決策的自主系統都應對其判斷提供合理的解釋,並由主管人權機構審核。

9)責任:先進人工智能系統的設計師和建設者是使用、濫用這些系統以及這些系統行動造成的道德影響的利益相關者,他們有責任和機會塑造這些影響。

10)價值觀一致性:在設計高度自治的人工智能系統時,應該確保它們的目標和行為在整個操作過程中與人類的價值觀相一致。

11)人類價值觀:人工智能系統的設計和運行應與人類尊嚴、權利、自由和文化多樣性的理念相一致。

12)個人隱私:由於AI系統能夠分析和利用人類產生的數據,人類也應該有權獲取、管理和控制自身產生的數據。

13)自由和隱私:AI 應用個人數據,其結果不能不合理地限制人類真實或感知到的自由。

14)共享利益:人工智能技術應當惠及和增強盡可能多的人。

15)共享繁榮:人工智能創造的經濟繁榮應該廣泛共享,為全人類造福。

16)人類控制:應該由人類選擇如何以及是否委託人工智能系統去完成人類選擇的目標。

17)非顛覆(Non-subversion):要控制先進的人工智能系統所帶來的力量,應當尊重和改善社會健康發展所需的社會和公民進程,而不是顛覆這種進程。

18)AI 軍備競賽:應該避免在致命的自動武器開發方面形成軍備競賽。

3.長期問題

19)能力注意(Capability Caution):在沒有共識的情況下,應該避免對未來AI能力上限做出較為肯定的假設。

20)重要性:先進AI可能代表了地球上生命發展歷史的一大深刻變化,應該通過相應的關懷和資源對其進行規劃和管理。

21)風險:人工智能系統帶來的風險,特別是災難性或有關人類存亡的風險,必須遵守與其預期影響相稱的規劃和緩解措施。

22)不斷自我完善(Recursive Self-Improvement):對於那些不斷自我完善或通過自我複製以能夠快速提高品質或數量的AI系統,必須采取嚴格的安全和控制措施。

23)共同利益:超級智慧隻應該為廣泛共享的倫理理想服務,為了全人類而不是一個國家或組織的利益而發展。

四、《時間簡史》&《果殼中的宇宙》

經典看法

《時間簡史》

1、我們可以回到過去,卻終究無法改變歷史。

2、我們看到的從很遠星系來的光是在幾百萬年之前發出的,在我們看到的最遠的物體的情況下,光是在80億年前發出的。這樣當我們看宇宙時,我們是在看它的過去。

3、在無限的宇宙中,有無數個“世界”在產生和消滅,不過作為無限的宇宙本身,卻是永恆存在的,生命不僅地球上有,在那些看不見的遙遠行星上也可能有。

4、自從文明開始以來,人們即不甘心於將事件看做互不相關不可理解,他們渴望理解世界的根本秩序。

今天我們仍然亟想知道我們為何在此?我們從何而來?人們求知的最深切的意願足以為我們從事的不斷探索提供充足理由,而我們的目標恰恰正是對於我們生存其中的宇宙作出完整的描述。

5、當愛因斯坦說到“上帝不擲骰子”的時候,他錯了。鑒於黑洞給予我們的暗示,上帝不僅擲篩子,而且往往將骰子擲到我們看不見的地方以迷惑我們。

6、我注意到就連那些聲稱凡事皆為命中注定、我們無法去做任何改變的人,過馬路的時候時也會一樣的小心翼翼。

7、現在我們知道,任何粒子都有會和它相湮滅的反粒子。(對於攜帶力的粒子,反粒子即為其自身。)也可能存在由反粒子構成的整個反世界和反人。然而,如果你遇到了反你,注意不要握手!否則,你們兩人都會在一個巨大的閃光中消失殆盡。

8、事件的位置以及它們之間的距離對於在有軌電車上和鐵軌上的人來講是不同的,所以沒有理由以為一個人的立場比別人的更優越。

《果殼中的宇宙》

1、充滿希望的旅途勝過終點的到達。

2、我們追求發現,不僅在科學中,而且在所有領域中激起創造性。如果我們已經抵達終點,則人類精神將枯萎死亡。

但我認為,我們將永遠不會停止:我們若不更加深邃,定將更加複雜.我們將永遠處於可能性的膨脹的視界之中心。

3、時間為何物?它是否像古老的讚歌說的那樣,把我們所有的夢想一卷而空的東流逝波?抑或像一直前進,卻又回到線上的早先過站。

4、“即使把我關在果殼之中,仍然自以為無限宇宙之王。” 哈姆雷特也許是想說,雖然我們人類的身體受到許多限制,但是我們的精神卻能自由的探索整個宇宙,甚至勇敢的闖入連"星際航行“都畏縮不前之處——噩夢不再糾纏的話。

5、當我們往過去回溯,過去光錐的截面會達到最大尺度,然後開始再度縮小。我們的過去是梨子形狀的。

6、宇宙究竟是無限的,或者僅僅是非常浩渺的呢?它是永恆存在的,或者僅僅是年代久遠的呢?我們有限的思維何以理解無限的宇宙?什麽僅僅是這種企圖是否就已經過於自信?我們是否冒著羅密修斯命運的風險?

在經典的神話中,他為了人類的用火從宙斯處盜取火種,因為愚勇而受懲罰,他被連鎖在岩石上,讓鷹啄食他的肝髒。

7、如果宇宙的歷史像一張馬鞍面或一張平面那樣伸展出去,人們就遭遇到如何在無窮處選取邊界條件的問題。

但是,如果宇宙在虛時間中的歷史是一張閉合的曲面,正如地球的表面那樣,人們便可以在根本上避免邊界條件的選取。

地球的表面沒有邊界或邊緣。從來未有可靠的報導說人們從那兒失阻落下。

斯坦福大學物理學教授張首晟曾對話霍金,問道:如果讓你告訴外星人我們人類取得的最高成就,寫在一張明信片的背面,您會寫什麽?”

霍金說:

告訴外星人,關於美的,或者任何可能代表最高藝術成就的藝術形式都是無益的。因為這是人類特有的

我會告訴他們哥德爾不完備定理和費馬大定理。這才是外星人能夠理解的事情。

2018年3月14日,霍金教授的孩子Lucy、Robert 和 Tim在一份聲明中說:

“我們親愛的父親今天去世了,我們深感痛心。

他是一位偉大的科學家,也是一位非凡的人,他的工作和成就將會留存多年。

他的勇敢和堅韌,他的才華和幽默激勵了全世界的人們。

他曾經說過,“如果宇宙不是你所愛的人的家園,它就不是宇宙。”

我們將永遠想念他。”

筆記俠也是。

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